计算机体系结构作业整理
231242 北交《计算机体系结构》在线作业一 15秋答案.
北交《计算机体系结构》在线作业一一、单选题（共 20 道试题，共 60 分。
）1. 在h存储器中常用的地址映象方式是（）。
. 全相联映象. 页表法映象. 组相联映象. 段页表映象正确答案：2. 计算机系统结构不包括( )。
. 主存速度. 机器工作状态. 信息保护. 数据表示正确答案：3. ( )属于MIM系统结构。
. 各处理单元同时受同一个控制单元的管理. 各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令. 松耦合多处理机和多计算机. 阵列处理机正确答案：4. 多处理机的各自独立型操作系统( )。
. 要求管理程序不必是可再入的. 适合于紧耦合多处理机. 工作负荷较平衡. 有较高的可靠性正确答案：5. 在系统结构设计中，提高软件功能实现的比例会( )。
. 提高解题速度. 减少需要的存贮容量. 提高系统的灵活性. 提高系统的性能价格比正确答案：6. 用户高级语言源程序中出现的读写 (I/O) 语句，到读写操作全部完成，需要通过 ( )共同完成。
. 编译系统和操作系统. I/O 总线、设备控制器和设备. 操作系统和 I/O 设备硬件. 编译系统、操作系统软件和 I/O 总线，设备控制器、设备硬件等正确答案：7. 对汇编语言程序员透明的是( )。
. I/0方式中的M访间方式. 浮点数据表示. 访问方式保护. 程序性中断正确答案：8. 在计算机系统设计中，比较好的方法是( )。
. 从上向下设计. 从下向上设计. 从两头向中间设计. 从中间开始向上、向下设计正确答案：9. 计算机系统中主存一辅存存储层次或 h 一主存存储层次常用的替换算法是 ( )。
. 随机算法. 近期最少使用算法. 先进后出算法. OPT 算法正确答案：10. 下列说法中不正确的是( )。
. 软件设计费用比软件重复生产费用高. 硬件功能只需实现一次，而软件功能可能要多次重复实现. 硬件的生产费用比软件的生产费用高. 硬件的设计费用比软件的设计费用低正确答案：11. 关于软硬件功能是等效的，提高硬件功能的比例以下说法中，不正确的是( )。
14秋福师《计算机体系结构》在线作业一满分答案
福师《计算机体系结构》在线作业一单选题判断题多选题一、单选题（共20 道试题，共40 分。
）1. 松耦合多处理机是通过（）方式实现处理机间的通信的。
A. 中断B. 循环C. 消息D. 通道-----------------选择：C2. 下列关于虚拟存储器的说法，比较正确的应当是（）。
A. 访主存命中率随页面大小增大而提高B. 访主存命中率随主存容量增加而提高C. 更换替换算法能提高命中率D. 在主存命中率低时，改用堆栈型替换算法，并增大主存容量，可提高命中率-----------------选择：D3. 中断响应由高到低的优先次序宜用（）。
A. 访管→程序性→机器故障B. 访管→程序性→重新启动C. 外部→访管→程序性D. 程序性→I/O→访管-----------------选择：B4. 变址寻址的主要作用是（）。
A. 支持程序的动态再定位B. 支持访存地址的越界检查C. 支持向量、数组的运算寻址D. 支持操作系统的进程调度-----------------选择：C5. 计算机系统多级层次中，从下层到上层，各级相对顺序正确的应当是（）。
A. 汇编语言机器级－操作系统机器级－高级语言机器级B. 微程序机器级－传统机器语言机器级－汇编语言机器级C. 传统机器语言机器级－高级语言机器级－汇编语言机器级D. 汇编语言机器级－应用语言机器级－高级语言机器级-----------------选择：B6. 计算机系统结构不包括（）。
A. 主存速度B. 机器工作状态C. 信息保护D. 数据表示-----------------选择：A7. 在IBM 370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令。
吉林大学22春“计算机科学与技术”《计算机系统结构》作业考核题库高频考点版(参考答案)试题号4
吉林大学22春“计算机科学与技术”《计算机系统结构》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.多端口存储器适合于连接()。
A.紧耦合多处理机B.松耦合多处理机C.机数很多的处理机D.机数可变的多处理机参考答案：A2.直接执行微指令的是()。
A.编译程序B.硬件C.汇编程序D.微指令程序参考答案：B3.实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由( )。
A、编译程序解释B、编译程序翻C、汇编程序解释D、汇编程序翻译正确答案：D4.要实现两条指令在时间上重叠解释，首先需要付出空间代价，其次，要处理好指令之间可能存在的关联。
()A.正确B.错误5.信息在主存—辅存存储层次间的传送是由辅助软硬设备来实现﹔信息在Cache—主存层次间的传送则由辅助硬件来实现。
()A.正确B.错误参考答案：A6.归约机和数据流机一样，都是基于数据流的计算机模型，它们所采用的驱动方式是一样( )。
A、错误B、正确正确答案：A7.数据流机采用数据驱动，执行的操作序列取决于输入数据的可用性﹔归约机则采用需求驱动，执行的操作序列取决于对数据的要求，对数据的需求又来源于函数式程序设计语言对表达式的归纳。
()A.正确B.错误参考答案：A8.对计算机系统结构透明的是( )。
A、字符行运算指令B、是否使用通道型I/O处理机C、虚拟存贮器D、VLSI技术正确答案：D9.在多用户机器上，应用程序员不能使用的指令是()。
A.“访管”指令D.“启动1/0”指令参考答案：D10.利用时间重叠概念实现并行处理的是()。
A.相联处理机B.流水处理机C.并行(阵列)处理机D.多处理机参考答案：B11.计算机系统结构不包括()。
A.机器工作状态B.数据表示C.信息保护D.主存速度参考答案：D12.()属于MIMD系统结构。
A.阵列处理机B.松耦合多处理机和多计算机C.各处理单元同时接受同一个控制单元送来的指令D.各处理单元同时受同一个控制单元的管理参考答案：B13.关于非专用总线三种控制方式中，下列叙述错误的是()。
计算机体系结构总结（模版）
计算机体系结构总结（模版）第一篇：计算机体系结构总结（模版）计算机体系结构的详尽描述一.计算机系统结构的基本概念1.计算机体系结构的概念1964年G.M.Amdahl在介绍IBM360系统时提出：计算机系统结构是从程序员所看到的计算机属性，即程序员编写出能在机器上正确运行的程序所必须了解的概念性结构和功能特性。
系统结构是对计算机系统中各级界面的划分、定义及其上下功能的分配。
系统结构设计主要研究界面的属性的透明性的取舍。
计算机系统结构（体系结构）指的是传统机器级的系统结构。
计算机系统结构研究的是软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定。
2.计算机系统的多级层次结构二.计算机指令集结构设计根据五个因素对计算机指令集结构进行分类：在CPU中操作数的存储方法；指令中显式表示的操作数个数；操作数的寻址方式；指令集所提供的操作类型；操作数的类型和大小。
其中1是最主要的区别根据CPU内部存储单元类型，可将指令集结构分为堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构。
优缺点？堆栈型（其CPU中存储操作数的主要单元是堆栈）：是一种表示计算的简单模型；指令短小。
不能随机访问堆栈，从而很难生成有效代码；同时，由于堆栈是瓶颈，所以很难被高效地实现。
累加器型（其CPU中存储操作数的主要单元是累加器）：减少了机器的内部状态；指令短小。
由于累加器是唯一的暂存器，这种机器的存储器通信开销最大。
寄存器型（CPU中存储操作数的主要单元是通用寄存器）：易于生成高效的目标代码。
所有操作数均需命名，且要显式表示，因而指令比较长现代大多数机器均采用通用寄存器型指令集结构，原因：一是寄存器和CPU内部其他存储单元一样，要比存储器快；其次是对编译器而言，可以更加容易、有效地分配和使用寄存器。
寄存器－寄存器型（RR）优点：简单，指令字长固定，是一种简单的代码生成模型，各种指令的执行时钟周期数相近。
缺点：和ALU 指令中含存储器操作数的指令集结构相比，指令条数多，因而其目标代码量较大。
国开作业《计算机组成原理》 (80)
题目：计算机体系结构是指（）。
选项A：从高级语言程序设计人员所见到的计算机系统的属性选项B：从操作系统层面所见到的计算机系统的属性选项C：从机器语言或者汇编语言的程序设计人员所见到的计算机系统的属性选项D：从计算机的内特性所见到的计算机系统的属性答案：从机器语言或者汇编语言的程序设计人员所见到的计算机系统的属性题目：计算机组成是（）。
选项A：为了满足相同的计算机体系结构所要求的逻辑实现，只能有唯一的计算机组成设计方案。
选项B：分别设计硬件与软件两个子系统功能的逻辑实现选项C：计算机体系结构的逻辑实现选项D：依据计算机体系结构来考虑合理的性能价格比答案：计算机体系结构的逻辑实现题目：一条指令通常由（）组成。
选项A：操作数、操作数地址选项B：操作码、操作数选项C：操作码、操作数地址选项D：操作数、操作数内存地址答案：操作码、操作数地址题目：指令中操作数的类型通常有（）。
选项A：无操作数、单操作数、双操作数、多操作数选项B：无操作数、单操作数、双操作数选项C：无操作数、单操作数选项D：无操作数答案：无操作数、单操作数、双操作数、多操作数题目：控制器的功能是（）选项A：支持汇编程序选项B：完成数据运算选项C：执行语言翻译选项D：向计算机各部件提供控制信号答案：向计算机各部件提供控制信号题目：计算机系统是由（）组成。
选项A：运算器、存储器选项B：运算器、控制器、存储器选项C：运算器、控制器选项D：硬件、软件答案：硬件、软件题目：计算机系统的层次结构从下至上按顺序划分为（）。
选项A：数字逻辑层、微体系结构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层、高级语言层选项B：数字逻辑层、汇编语言层、微体系结构层、操作系统层、指令系统层、高级语言层选项C：微体系结构层、数字逻辑层、汇编语言层、指令系统层、操作系统层、高级语言层选项D：数字逻辑层、微体系结构层、操作系统层、指令系统层、汇编语言层、高级语言层答案：数字逻辑层、微体系结构层、指令系统层、操作系统层、汇编语言层、高级语言层题目：硬连线控制器是由以下部件组成（）选项A：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，步骤标记选项B：指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器选项C：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器选项D：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件答案：程序计数器PC、指令寄存器IR、控制信号产生部件，节拍发生器题目：微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）选项A：一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行选项B：每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行选项C：一条微指令由若干条机器指令组成选项D：每一条机器指令由一条微指令来执行答案：每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行题目：微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址问题。
高级计算机体系结构作业汇总(非标准答案)
1.Explain the ConceptsComputer Architecture系统结构由程序设计者所看到的一个计算机系统的属性。
即计算机系统的软硬件界面。
Advanced CA高级系统结构新型计算机系统结构。
基于串行计算机结构，研究多指令多数据计算机系统，具有并发、可扩展和可编程性。
为非冯式系统结构。
Amdahl lawAmdahl定律系统中某部件由于采用某种方式时系统性能改进后，整个系统性能的提高与该方式的使用频率或占的执行时间的比例有关。
SCALAR PROCESSING标量处理机在同一时间内只处理一条数据。
LOOK-AHEAD先行技术通过缓冲技术和预处理技术，解决存储器冲突，使运算器能够专心与数据的运算，从而大幅提高程序的执行速度。
PVP向量型并行计算处理机以流水线结构为主的并行处理器。
SMP对称多处理机系统任意处理器可直接访问任意内存地址,使用共享存储器，访问延迟、带宽、机率都是等价的。
MPP大规模并行计算机系统物理和逻辑上均是分布内存，能扩展至成百上千处理器，采用专门设计和定制的高通信带宽和低延迟的互联网络。
DSM分布式共享存储系统内存模块物理上局部于各个处理器内部,但逻辑上是共享存储的。
COW机群系统每个节点都是一个完整的计算机，各个节点通过高性能网络相互连接，网络接口和I/O总线松耦合连接，每个节点有完整的操作系统。
GCE网格计算环境利用互联网上的计算机的处理器闲置处理能力来解决大型计算问题的一种科学计算。
CISC复杂指令集计算机通过设置一些复杂的指令，把一些原来由软件实现的常用功能改用硬件实现的指令系统实现，以此来提高计算机的执行速度。
RISC精简指令集计算机尽量简化计算机指令功能，只保留那些功能简单，能在一个节拍内执行完的指令，而把复杂指令用段子程序来实现。
VMM虚拟机监视器作为软硬件的中间层，在应用和操作系统所见的执行环境之间。
SUPERCOMPUTER超级计算机数百数千甚至更多的处理器组成的能计算普通计算机不能完成的大型复杂问题的计算机。
高等计算机体系结构-单周期vs.多周期微体系结构
高等计算机体系结构作业2：单周期vs.多周期微体系结构1MIPS单周期微体系结构分析75分图1为基本的单周期MIPS实现。
图11.1 不同单元有不同的延迟时间。
在图1中有七种主要单元。
对一条指令而言，关键路径(产生最长延迟的那条路径)上各个单元的延迟时间决定了该指令的最小延迟。
假设个单元的延迟时间如下表所示，回答下列3个问题。
9分指令存储器(IM) -> 寄存器堆(RF) -> 多路数据选择器(MUX) -> 算术逻辑单元(ALU) -> 多路数据选择器(MUX)关键路径延迟：400+200+30+120+30 = 780ps(b) 对一条MIPS的装载指令(LW)而言，关键路径是什么？指令存储器(IM) -> 寄存器堆(RF) -> 多路数据选择器(MUX) -> 算术逻辑单元(ALU) -> 数据存储器(DM) -> 多路数据选择器(MUX)关键路径延迟：400+200+30+120+350+30 = 1130ps(c) 对一条MIPS的相等则分支指令(BEQ)而言，关键路径是什么？指令存储器(IM) -> 寄存器堆(RF) -> 多路数据选择器(MUX) -> 算术逻辑单元(ALU) -> 多路数据选择器(MUX)关键路径延迟：400+200+30+120+30+200 = 780ps1.2 图1中基本的单周期MIPS实现仅能实现某些指令。
可以在这个指令集中加入新的指令，但决定是否加入取决于给处理器的数据通路和数据通路增加的复杂度。
对于下表中的新指令而言，试回答下列3个问题。
18分(a) 对上述指令而言，哪些已有的单元还可以被使用？指令存储器(IM)、寄存器堆(RF)现存的读取数据端口和数据输出端口、算术逻辑单元(ALU)(b) 对上述指令而言，还需要增加哪些功能单元？寄存器的另一个读取端口（用于读取Rx）和第二个ALU（用于将Rx与Rs+Rt相加）(c) 为了支持这些指令，需要在控制单元增加哪些信号？需要一个控制信号来告诉新的ALU做什么，或者如果我们扩展了现有的ALU，我们需要添加一个新的ADD3操作。
《计算机网络体系结构》 第四章作业计算机网络
(A，6，E)
(F，9，E)
把试探表中开销最小的成员F加入证实表，结束
可以通过开销8通过A到达A，可以通过开销2通过E到达E
3
(D，0，-)
(E，2，E)
(A，8，A)
(B，4，E)
(C，3，E)
开销记录最小的记录E加入证实表，观察它的LSP
4
(D，0，-)
(E，2，E)
(C，3，E)
(A，6，E)
(B，4，E)
(F，9，E)
开销记录最小的记录C加入证实表，观察它的LSP；而可以经过E开销6到达A，替换试探表中的记录
1
4
C
4
2
0
2
3
3
D
5
4
2
0
5
5
E
3
1
3
5
0
3
F
6
4
3
5
3
0
2、对于图2给出的网络，试述链路状态算法如何建立节点D的路由表。
图2
答：
建立节点D的路由表步骤如下表2-1所示：
表2-1
步骤
证实表
试探表
注释
1
(D，0，-)
因为D是证实表中的唯一的新成员，所以观察它的LSP
2
(D，0，-)
(A，8，A)
(E，2，E)
1、对于图1给出的网络，给出当以下条件成立时的全局距离向量表
（a）每个节点只知道到它直接邻居的距离。
（b）每个节点将前一步中的信息告知了它的直接邻居。
（c）步骤（b）再发生一次。
图1
解：
（a）如表1-1所示：
表1-1
存储在节点的信息
计算机组成原理作业1-10章答案(唐朔飞)
第1章计算机系统概论1、指令和数据都存放在存储器中计算机如何区分答：存储器有代码段和数据段的分，不是存在一个区域。
CPU通过代码段寄存器、堆栈段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器对存储器进行管理。
计算机区分指令和数据有以下2种方法：通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。
通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
2. 如何理解计算机的层次结构？答：计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。
（1）硬件系统是最内层的，它是整个计算机系统的基础和核心。
（2）系统软件在硬件之外，为用户提供一个基本操作界面。
（3）应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。
各层次之间关系密切，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
•①从机器使用者的角度来说，粗分为应用软件、系统软件和硬件三个层次。
•②从程序设计员和机器硬件设计者的角度来说，细分为：高级语言虚拟机、汇编语言虚拟机、操作系统虚拟机、机器语言机器、微程序机器。
4. 如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。
计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，包含对程序员透明的硬件细节，如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能，及相互连接方法等。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：①有运算器、控制器、存储器、输入、输出五大部分组成。
②指令和数据用二进制表示，两者形式上没有差别。
③指令和数据存放在存储器中，按地址访问。
④指令由操作码和地址码组成，操作码指定操作性质，地址码指定操作数地址。
⑤采用“存储程序控制”方式进行工作。
19春福师《计算机体系结构》在线作业二
(单选题)1: 下列关于标量流水机的说法不正确的是（）。
A: 可对标量数据进行流水处理B: 没有向量数据表示C: 不能对向量数据进行运算D: 可以对向量、数组进行运算标准解答:(单选题)2: （）是访问主存空间的地址A: 物理地址B: 程序地址C: 逻辑地址D: 虚拟地址标准解答:(单选题)3: 在IBM系统中，中断响应硬件分工保存的是（）。
A: 通用寄存器内容B: 条件码等状态信息C: 各种软件状态和标志D: 作业名称和优先级等标准解答:(单选题)4: 在IBM 370系统中，支持操作系统实现多进程共用公用区管理最有效的指令是（）。
A: “测试与置定”指令B: “比较与交换”指令C: “执行”指令D: “程序调用”指令标准解答:(单选题)5: 通道流量是在某个时期单位时间内传送的字节数，这个时期应是（）。
A: 通道开始选择设备期B: 通道数据传送期C: 通道数据传送结束期D: 用户经访管指令进入管态，运行I/O管理程序的期间标准解答:(单选题)6: 计算机中优化使用的操作码编码方法是（）。
A: 哈夫曼编码B: ASCII码C: BCD码D: 扩展操作码标准解答:(单选题)7: 与虚拟存储器的等效访问速度无关的是（）。
A: 页地址流B: 页面调度策略C: 主存的容量D: 辅存的容量标准解答:(单选题)8: 用于虚拟存储器页面替换，且为堆栈型的是（）。
A: 随机法B: 相连目录法C: 比较对法D: 近期最久未用法标准解答:(单选题)9: 多处理机在先的程序段1中的指令C←A×B和在后的程序段2中的指令A←D+E 之间存在（）。
A: 数据相关B: 数据输出相关C: 数据反相关D: 数据输入相关标准解答:(单选题)10: 在IBM 370系统中，当用户程序需调用外设进行输入输出时会发生（）。
A: 访管中断B: 输入输出中断C: 程序性中断D: 外中断标准解答:(单选题)11: 多端口存储器适合于连接（）。
高等计算机体系结构-指令集体系结构(ISA)和折衷
高等计算机体系结构作业1：指令集体系结构（ISA）和折衷1指令集体系结构 (ISA) 40分本题的任务是比较五种不同风格的指令集代码序列的内存效率。
不同的体系结构类型有:1.零地址的机器是一种基于栈的机器，它的所有操作都通过存储在操作数栈上的值进行。
对于这种结构，可以假设它允许以下操作:•PUSH M – 将位于内存地址M处的值压入操作数栈•POP M – 弹出操作数栈并将值存入内存地址M处•OP – 从操作数栈中弹出两个值，对这两个值执行二进制操作OP，结果压回到操作数栈注: 要用栈机计算A – B，需要以下的操作序列：PUSH A, PUSH B, SUB。
SUB执行完毕之后，A和B不再在栈中，而A – B将出现在栈顶。
2.单地址的机器使用一个累加器来执行计算。
对于这种结构，可以假设它的ISA允许以下操作:•LOAD M – 将存储在内存地址为M处的值载入累加器•STORE M – 将累加器中的值存入内存地址为M处•OP M – 对内存地址为M处存储的值和当前在累加器中的值执行二进制操作OP，结果存进累加器 (ACCUM=ACCUM OP M)3.双地址的机器有两个操作数来源，对这两个来源的操作数执行操作并将结果存回其中一个源。
对这种结构，可以假设它的ISA允许以下操作：•OP M1, M2 – 对存储在内存地址为M1和M2的值进行二进制操作OP，将结果存回内存地址M1处 (M1 = M1 OP M2)4.三地址的机器，通常有两个操作数来源，执行操作后的结果存回不同于两个操作数来源的第三个目的地址。
(a) 对于一台操作数和结果目的地址都是内存地址的三地址机器，可以假设它的ISA允许如下操作：• OP M3, M1, M2 – 对存储在内存地址为M1和M2处的值执行二进制操作OP，结果存回内存地址为M3处 (M3 = M1 OP M2)(b) 对于一台源和目的都是寄存器的三地址机器，使用内存操作将值载入寄存器 (MIPS就是这种机器的例子)。
计算机体系结构总结
计算机体系结构重点1、并行线索：时间，空间的并行并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作2、资源重复，时间重叠，资源共享资源重复：通过重复设置硬件资源，大幅度提高计算机系统的性能。
（多处理机系统）时间重叠：多个处理过程在时间上相互错开，轮流、重叠地使用同一套硬件设备的各个部分。
（流水线）资源共享：软件方法，使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。
（多道程序、分时系统）3、数据并行：字、位（1）流水线的指令并行（2）超流水线：细分时间（3）超标量流水线：重复设置流水线（4）向量机：流水线，数据并行（5）提高cache命中率（6）多机系统，线程级并行（CMP）4、局部性（1）存储系统原理（2）提高cache命中率（victim cache，伪相联cache）（3）cache有好程序（空间、时间局部性）有些去年的题都没有被老师的提纲点出来，崩溃了。
蓝色的没查到，晕了。
红色的太庞大，懒了。
-----------卖萌了by备（分章解读）一、概论1、计算机体系结构与组成原理，实现的关系，基本概念（兼容、模拟、仿真）层次：微程序语言、机器语言、（操作系统虚拟机）、<-解释的方法实现--------------用翻译的方法实现->汇编语言、高级语言、应用语言硬件逻辑优点：速度快虚拟机：由软件实现的机器，以区别于由硬件/固件实现的物理机器计算机系统结构：程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器中的数据通道和控制信号的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
计算机系统机构的研究对象：计算物理系统的抽象和定义；具体包括：数据表示；寻址方式；寄存器定义；指令系统；存储结构；中断系统；机器工作状态定义和切换；I/O系统；总线结构；系统安全与保密；结构、组成和实现三者关系：结构是计算机系统的软、硬件界面；组成是计算机系统结构的逻辑实现；实现是九三级组成的物理实现；软件兼容：同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各个机器上，而且所得结果一致；向上（下）兼容：低（高）档机器的目标程序不加修改就可以运行于高（低）档机器。
计算机体系结构复习题(有答案)
计算机体系结构习题(含答案)
第2章课后习题1、尾数用补码、小数表示，阶码用移码、整数表示，尾数字长p=6〔不包括符号位〕，阶码字长q=6〔不包括符号位〕，为数基值r m=16，阶码基值r e=2。
对于规格化浮点数，用十进制表达式写出如下数据〔对于前11项，还要写出16进值编码〕。
〔1〕最大尾数〔8〕最小正数〔2〕最小正尾数〔9〕最大负数〔3〕最小尾数〔10〕最小负数〔4〕最大负尾数〔11〕浮点零〔5〕最大阶码〔12〕表数精度〔6〕最小阶码〔13〕表数效率〔7〕最大正数〔14〕能表示的规格化浮点数个数2．一台电脑系统要求浮点数的精度不低于10，表数范围正数不小于1038，且正、负数对称。
尾数用原码、纯小数表示，阶码用移码、整数表示。
(1) 设计这种浮点数的格式(2) 计算〔1〕所设计浮点数格式实际上能够表示的最大正数、最大负数、表数精度和表数效率。
3．某处理机要求浮点数在正数区的积累误差不大于2-p-1，其中，p是浮点数的尾数长度。
(1) 选择合适的舍入方法。
(2) 确定警戒位位数。
(3) 计算在正数区的误差范围。
4．假设有A和B两种不同类型的处理机，A处理机中的数据不带标志符，其指令字长和数据字长均为32位。
B处理机的数据带有标志符，每个数据的字长增加至36位，其中有4位是标志符，它的指令数由最多256条减少到不到64条。
如果每执行一条指令平均要访问两个操作数，每个存放在存储器中的操作数平均要被访问8次。
对于一个由1000条指令组成的程序，分别计算这个程序在A处理机和B处理机中所占用的存储空间大小〔包括指令和数据〕，从中得到什么启发？5．一台模型机共有7条指令，各指令的使用频率分别为35%，25%，20%，10%，5%，3%和2%，有8个通用数据寄存器，2个变址寄存器。
(1) 要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。
(2) 设计8字长的寄存器-寄存器型指令3条，16位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令4条，变址范围不小于±127。
计算机体系结构作业答案(高性能)
4
解：
传输门的结构 许多数字电路设计都是以库单元为基本单位， 这些库单元将传统的晶体管电路设计 “封 装”起来，只提供数字电路设计者所关心的时序、面积、功耗等信息。正是这种“封装” ， 促进了数字电路 EDA 工具的发展， 解放了电路设计人员的生产力， 极大丰富电子芯片种类和 数量。 本题深入到库单元内部的电路结构，讨论数字电路设计者所看到的某触发器建立时间、 保持时间和 CLKQ 时间等时序的形成原因。 数字电路设计者看到的“封装”后的触发器如下图所示
第三讲 指令系统结构
14. 给定下面的代码片段： A=B-C; D=A-C; B=D+A; a） 分别写出上述代码片段在四种指令系统类型（堆栈型、累加器型、寄存器-存储器型、 寄存器-寄存器型）下的汇编语言代码。 b） 假设操作码占用 8 位编码，内存地址和操作数都是 16 位，寄存器型结构有 16 个通用寄 存器。对每种结构回答以下问题：1）需要读取多少指令字节？2）与内存交换的数据有 多少字节？3） 依据代码量衡量哪种结构最好？4） 依据与内存交换的数据 （指令和数据） 量衡量哪种结构最好？ 解： stack Push B Push C Sub Pop A Load C Neg Add B Store A
-1022 (1027-1023) (124-127) (15-127)
=
=-0.1875
=21
1,00000000000,1000000000000000000000000000000000000000 =-2
-1023
000000000000=-(0.1)2*2
c） 把十进制数转化为单精度数：-100.0, 0.25 解：-100.0=-(1.100100)2*2 =0b1 10000101 10010000000000000000000=0xc2c80000 0.25=(1.0)*2 =0b0 01111101 00000000000000000000000=0x3e800000; d） 把十进制数转化为双精度数：1024.0,0.25 解：1024.0=(1.0)*2 =0x4090000000000000 0.25=(1.0)*2 =0x3fd0000000000000
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1. 简述计算机系统设计的主要方法。
答：基于计算机系统层次结构的基础上，其设计方法可以有以下的三种：方法1：由上向下（Top-Down）①设计过程：面向应用的数学模型→面向应用的高级语言→面向这种应用的操作系统→面向操作系统和高级语言的机器语言→面向机器语言的微指令系统和硬件实现。
②应用场合：专用计算机的设计（早期计算机的设计）。
③特点：对于所面向的应用领域，性能（性能价格比）很高。
方法2：由下向上（Bottom-Up）（通用计算机系统的一种设计方法）①设计过程：根据当时的器件水平，设计微程序机器级和传统机器级。
根据不同的应用领域设计多种操作系统、汇编语言、高级语言编译器等。
最后设计面向应用的虚拟机器级。
②应用场合：在计算机早期设计中（60～70年代）广为采用。
③特点：容易使软件和硬件脱节，整个计算机系统的效率降低。
方法3：中间开始（Middle-Out）①设计过程：首先定义软硬件的分界面，然后各个层次分别进行设计。
②应用场合：用于系列机的设计。
③特点：软硬件的分界面在上升，硬件比例在增加。
硬件价格下降，软件价格上升。
软硬件人员结合共同设计。
2. 一般来讲，计算机组成设计要确定的内容应包括那些方面？答：计算机组成设计要确定的内容应包括：①数据通路的宽度，指数据总线上一次能并行传送的信息位数；②专用部件的设置，包括设置那些专用部件，如乘除法专用部件，浮点运算部件，字符处理部件，地址运算部件等，每种专用部件的个数等等，这些都取决于所需答到的机器速度，专用部件的使用频度及允许的价格等；③各种操作对部件的共享程度，若共享程度太高，则会由于共享部件的分时使用而降低操作的速度；若对同一功能部件设置多个以降低共享度，则系统的价格会随之升高；④功能部件的并行度，如功能部件的控制和处理方式是采用顺序串行方式，还是采用重叠，流水，分布处理方式。
⑤控制机构的组成方式，如控制机构是采用硬联线控制还是微程序控制，是采用单机处理还是多机处理或功能分布处理；⑥缓冲和排队技术，包括如何在部件间设置多大容量的缓冲器来弥补它们的速度差异，对于等待要求处理的事件如何排队，如随机，先进先出，先进后出，优先级，循环等不同方式；⑦预估，预判技术，如采用何种原则来预测未来的行为，以优化性能和优化处理；⑧可靠性技术，如采用什么样的冗余技术和容错技术来提高可靠性。
3. 简述计算机系统结构用软件实现和用硬件实现各自的优缺点。
答：计算机系统结构用硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少。
用软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多。
4．简述冯.诺依曼计算机的特征。
答：冯·诺依曼(Van Nenmann)机主要特点是程序存储，指令驱动，集中控制。
一般认为其主要特征有以下几点：(1) 机器以运算器为中心。
除了完成运算以外，机器内部的数据传输都经过运算器。
各部件的操作以及它们之间的协调由控制器集中控制。
(2) 存储器按一维线性编址，顺序访问存储器地址单元，每个存储单元的位数固定。
(3) 程序存储，指令和数据无区别存放在存储器中，指令和数据一样可以送到运算器中进行运算，指令与数据的区别主要在于地址区域不同。
(4) 指令在存储器中按其执行顺序存放，由一个顺序控制器（亦称程序计数器或指令计数器）指定即将被执行的指令地址。
每读取一条指令后，计数器自动按顺序递增。
(5) 指令由操作码和地址码组成，操作码指明操作类型，地址码指明操作数的地址和结果地址。
(6) 数据以二进制表示。
经历几十年的不断改进与发展，现代的计算机虽然仍然以冯·诺依曼的结构为基础，但已有了许多重大改进，主要改进是：存储器为中心，总线结构，分散控制。
具体表现在下列几个方面。
①计算机处理的数据类型不断增加新的表示形式，除了通常的定点数、浮点数、十进制数、逻辑数字符等基本数据类型外，还有向量、堆栈、自定义数据、汉字等。
②指令种类与寻址方式增加，增加了支持操作系统与语言编译的指令，增加了多种寻址方式如变址寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址以及为了存储管理而采用的页面寻址等方式。
③改变了以CPU 为中心的数据传送方式，以存储器为中心，存储系统中采用了虚拟存储，高速缓存，为了提高速度出现了多存储体的并行存取或交叉存储的结构，改变了一维线性编址的方式。
采用了指令与数据分体的存储方式，以有利于并行操作。
④处理器采用了多种新技术，如堆栈的采用、支持过程调用及递归、表达式的计算，采用指令流水、操作流水的技术与多功能部件，多处理器的并行技术，提高了CPU的功能，改进并行性能。
1、如有一个经解释实现的计算机，可以按功能划分成4级。
每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令解释。
若执行第一级的一条指令需K(ns)时间，那么执行第2、3、4级的一条指令各需要用多少时间(ns)?答：因为第二级的一条指令需第1级的N条指令解释，所以第二级的一条指令执行时间为NKns;第二级的一条指令执行时间为N*NKns;第二级的一条指令执行时间为N*N*NKns;1.什么是存储系统？答：存储系统是两个或两个以上的速度、容量、价格不同的存储器采用硬件，软件或软、硬件结合的办法联结成一个系统，使得整个系统看起来象一个存储器，其速度接近其中最快的一个，容量接近其中最大的一个，价格接近其中最便宜的一个。
2.什么是高速缓冲存储器:答：高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片（SRAM）组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。
3.一台模型计算机共有10种不同的操作码，如果采用固定长操作码需要4位。
已知各种操作码在程序中出现的概率如下表所示，计算采用Huffman编码法的操作码平均长度，并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量（假答：构造Huffman树如下：Huffman编码的平均码长为：15.35)01.003.0(4)07.008.009.0(3)12.013.015.015.0(217.0101=⨯++⨯+++⨯++++⨯=∑=i ii lP 冗余量＝（3.15－3.10）/3.15＝1.59% 固定码长：log 210＝4冗余量＝（4－3.10）/4＝22.5%1. 简述直接相联映象规则。
答：（1）主存与缓存分成相同大小的数据块。
（2）主存容量应是缓存容量的整数倍，将主存空间按缓存的容量分成区，主存中每一区的块数与缓存的总块数相等。
（3）主存中某区的一块存入缓存时只能存入缓存中块号相同的位置。
1. 什么是均匀洗牌置换？写出均匀洗牌置换函数的表达式？答：均匀洗牌置换是将输入端分成数目相等的两半，前一半和后一半按序一个隔一个地从头至尾依次与输出端相连。
这好比洗扑克牌时，将整副牌分成相等的两叠来洗。
达到理想的一张隔一张的均匀情况。
故称为均匀洗牌置换，或简称为洗牌置换。
其函数关系可表示为：由此表达式可见，洗牌变换是将输入端二进制地址循环左移一位即得到对应的输出端二进制址。
逆均匀洗牌是均匀洗牌的逆函数，二者所完成的变换图形的输入端和输出端正好互换了个位置，其函数表达式为：逆洗牌是将输入端二进制地址编号循环右移一位即得到相应的输出端地址。
均匀洗牌与逆均匀洗牌是两种十分有用的互连函数，以它们代表的链路与以交换置换代表的开关多级组合起来可构成网络与逆网络。
s 函数在实现多项式求值、矩阵转置和FFT 等并行运算以及并行排序等方面都得到广泛的应用。
3. 互连网络例子：编号为0，1……15的16个处理器用单级互连 网络连接，当互连函数分别为：（1）cube 3; (2)PM2+3; (3)shuffle;时第13号处理器各连至哪 一个处理器?答：1）第1101处理器连至0101处理器号上，即第5号处理器上。
2）第13号处理器数据送至第（13+23 mod 16）处理器上，即第5号处理器上。
3）第1101处理器连至1011处理器号上，即第11号处理器上。
补充：1111111、设16个处理器编号分别为0、1、…、15，要用单级互连网络。
若互联函数分别为（1）Cube3（2）PM23+（3）PM2-（4）Shuffie（5）Shuffie(Shuffie) 【答案】（1）5 （2）5 （3）12 （4）14 （5）132222222、题:编号为0,1,…,15的16个处理器用单级互连网络互连.当互连函数分别为: Cube3PM2+3PM2-0ShuffleShuffle(Shuffle)时,第13号处理器各连至哪一个处理器[解答]1)第1101处理器连至0101处理器号上,即第5号处理器上.2)第13号处理器数据送至第(13+23 mod 16)处理器上,即第5号处理器上.3)第13号处理器数据送至第(13-20 mod 16)处理器上,即第12号处理器上.4)第1101处理器连至1011处理器号上,即第11号处理器上.5)第1101处理器连至0111处理器号上,即第7号处理器上.4. 请解释线性流水线和非线性流水线。
答：流水线按连接方式分类：流水线按连接方式可以分为线性流水线与非线性流水线。
线性流水线中，从输入到输出，每个功能段只允许经过一次，不存在反馈回路。
非线性流水线存在反馈回路，从输入到输出过程中，某些功能段将数次通过流水线，这种流水线适合于进行线性递归的运算。
1.试述页式管理虚拟存储器的工作过程。
答：页式管理是将主存空间与虚存空间按固定的大小划分成块，每块称为一页。
页的大小和划分与程序的逻辑功能无关，由操作系统软件来执行。
一般而言，一页的大小应该是512Bit的整数倍，因为辅助磁盘存储的物理块的大小为512Bit。
虚页中的页称为虚页，实存中的各页称为实页，各虚页与实页之间按全相联方式映象，也就是虚页中的一页，可以存入主存中的任意一页的位置。
当CPU给出所要访问的虚地址后，根据用户号访问基址寄存器，求得用户的页表首地址Pa，然后与虚地址中的虚页号P 相加，得到该页的表目，由此表目中得到该页存入主存中的实页号为p，将该页号读出与页内地址组装即可得到主存的实际地址。
2.简述全相联映象规则。
答：（1）主存与缓存分成相同大小的数据块。
（2）主存的某一数据块可以装入缓存的任意一块空间中。
3.引起Cache与主存内容不一致的原因是什么？为了保持Cache的一致性，在单计算机系统中一般采取哪些措施？答：不一致的原因：(1) 由于CPU写Cache，没有立即写主存(2) 由于I/O处理机或I/O设备写主存采取措施：（1）全写法，亦称写直达法(WT法—Write through)方法：在对Cache进行写操作的同时，也对主存该内容进行写入。
（2）写回法（WB法—Write back）方法：在CPU执行写操作时,只写入Cache,不写入主存。